ITTO20120915A1 - Trasmissione per veicolo a motore ibrido. - Google Patents

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ITTO20120915A1
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IT
Italy
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transmission
shaft
secondary shaft
differential
motion
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IT000915A
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Renato Piazzolla
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Oerlikon Graziano Spa
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Description

"Trasmissione per veicolo a motore ibrido"
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda una trasmissione per veicolo a motore ibrido, cioè per un vei-colo a motore avente un motore termico e una mac-china elettrica atta a funzionare sia come motore sia come generatore, la trasmissione essendo atta a consentire al veicolo di marciare o in modalità puramente elettrica, cioè con la coppia motrice gene-rata totalmente dalla macchina elettrica, o in mo-dalità ibrida, cioè con la coppia motrice generata in parte dalla macchina elettrica e in parte dal motore termico.
Scopo della presente invenzione è fornire una trasmissione ibrida per veicolo a motore che sia semplice e compatta e che sia in grado di offrire un'ampia gamma di possibili modalità operative, in particolare che consenta di utilizzare la macchina elettrica come propulsore principale e il motore termico come propulsore ausiliario.
Questo e altri scopi sono pienamente raggiunti secondo la presente invenzione grazie a una tra-smissione avente le caratteristiche definite nell'annessa rivendicazione indipendente 1.
Forme di realizzazione preferite dell'inven-zione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto è da intendersi come parte inte-grale e integrante della descrizione che segue.
In sintesi, l'invenzione si fonda sull'idea di collegare l'albero secondario della trasmissione da un lato, tramite un ingranaggio e/o un cambio di velocità a ingranaggi, all'albero primario della trasmissione per ricevere il moto dalla macchina elettrica e dall'altro, tramite un innesto di so-pravanzo, al motore termico del veicolo. In un vei-colo a motore provvisto di trasmissione ibrida se-condo l'invenzione, quindi, la macchina elettrica costituisce il motore di trazione principale del veicolo, essendo permanentemente collegata all'al-bero primario della trasmissione e, attraverso que-sto, alle ruote del veicolo, mentre il motore ter-mico del veicolo è collegabile all'albero seconda-rio della trasmissione per trasmettere coppia alle ruote del veicolo tramite l'innesto di sopravanzo.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo di esem-pio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:
la figura 1 mostra schematicamente un sistema di propulsione ibrido per veicolo a motore incorpo-rante una trasmissione secondo la presente inven-zione; e
le figure 2 e 3 sono rispettivamente una vista in sezione e una vista prospettica di una trasmis-sione ibrida per veicolo a motore secondo la pre-sente invenzione.
Con riferimento alle figure, una trasmissione per un veicolo a motore ibrido è complessivamente indicata con 10 e comprende una scatola 12, in cui un albero primario 14, un albero secondario 16 e un albero di rinvio 18 sono supportati a rotazione me-diante rispettivi cuscinetti 20, 22 e 24 intorno a rispettivi assi di rotazione xl, x2 e x3 disposti parallelamente l'uno all'altro e a distanza l'uno rispetto all'altro.
Come osservabile nella figura 2, l'albero pri-mario 14 è destinato a essere collegato a una macchina elettrica E del veicolo atta a funzionare sia come motore sia come generatore. Preferibilmente, la macchina elettrica E è fissata alla scatola 12 coassialmente con l'albero primario 14.
L'albero primario 14 trasmette il moto rotatorio all'albero secondario 16 tramite un meccanismo di trasmissione 26, che secondo la forma di realiz-zazione mostrata nelle figure 2 e 3 è costituito da un ingranaggio comprendente un pignone conduttore 28 montato sull'albero primario 14 in modo da essere solidale a rotazione a questo (nell'esempio di realizzazione proposto il pignone conduttore 28 è formato integralmente con l'albero primario 14), una ruota dentata condotta 30, che è montata sull'albero secondario 16 in modo da essere solidale a rotazione a questo, e una ruota dentata inter-media 32, che è supportata dalla scatola 12 median-te cuscinetti 34 per ruotare intorno a un asse x4 parallelo agli assi di rotazione xl e x2 dell'albe-ro primario 14 e dell'albero secondario 16 e a distanza rispetto a questi e che ingrana permanentemente sia con il pignone conduttore 28 sia con la ruota dentata condotta 30. In questo modo, quindi, la macchina elettrica E comanda in rotazione diret-tamente l'albero primario 14 e, tramite 1'ingranaggio formante il meccanismo di trasmissione 26, l'albero secondario 16 con un rapporto di trasmis-sione fisso dipendente dal numero di denti delle ruote dentate 28, 30 e 32 formanti tale ingranag-gio. In alternativa, il meccanismo di trasmissione 26 può essere formato da o comunque comprendere un cambio di velocità a ingranaggi, in modo da consen-tire di variare il rapporto di trasmissione fra l'albero primario (e quindi fra la macchina elet-trica) e l'albero secondario.
L'albero secondario 16 trasmette il moto alle ruote di un medesimo asse del veicolo, che può es-sere indifferentemente l'asse anteriore o l'asse posteriore, tramite un differenziale 36. Il diffe-renziale 36, che è di tipo per sé noto e che dunque non verrà qui descritto ulteriormente, è preferi-bilmente accolto anch'esso all'interno della scato-la 12. Più precisamente, l'albero secondario 16 trasmette il moto a una corona dentata 38 funzio-nante da ingresso del differenziale 36 tramite un meccanismo di trasmissione 40, che in una forma di realizzazione dell'invenzione, come osservabile in particolare nelle figure 2 e 3, è configurato in modo da permettere l'inversione del senso di rota-zione della corona dentata 38. A tale proposito, il meccanismo di trasmissione 40 comprende un primo ingranaggio atto a trasmettere il moto dall'albero secondario 16 alla corona dentata 38, un secondo ingranaggio atto a trasmettere il moto dall'albero secondario 16 alla corona dentata 38 in verso opposto rispetto al primo ingranaggio, e un dispositivo d'innesto 42 atto a selezionare il primo o il se-condo ingranaggio. Il primo ingranaggio comprende una ruota dentata 44 che è portata dall'albero se-condario 16 e che ingrana permanentemente con la corona dentata 38 del differenziale 36. Il secondo ingranaggio comprende una ruota dentata 46 portata dall'albero secondario 16 e una coppia di ruote dentate 48 e 50 portate dall'albero di rinvio 18, di cui la ruota dentata 48 ingrana permanentemente con la ruota dentata 46 portata dall'albero secon-dario 16, mentre la ruota dentata 50 ingrana perma-nentemente con la corona dentata 38 del differen-ziale 36. Nella forma di realizzazione illustrata, le ruote dentate 48 e 50 sono realizzate come ruote fisse, cioè come ruote permanentemente solidali a rotazione con il rispettivo albero (albero di rin-vio 18), mentre le ruote dentate 44 e 46 sono rea-lizzate come ruote folli e sono selettivamente col-legabili a rotazione con il rispettivo albero (albero secondario 16) mediante il dispositivo d'innesto 42. In questo modo, a parità di verso di rota-zione dell'albero secondario 16, il moto può essere trasmesso alla corona dentata 38 del differenziale 36 in un verso o nell'altro a seconda che il dispositivo d'innesto 42 selezioni il primo o il secondo ingranaggio, cioè colleghi a rotazione la ruota dentata 44 o la ruota dentata 46 con l'albero se-condario 16. In particolare, il primo ingranaggio è utilizzato per la marcia avanti del veicolo, nel qual caso il moto viene trasmesso direttamente dall'albero secondario 16 al differenziale 36, men-tre il secondo ingranaggio è utilizzato per la re-tromarcia, nel qual caso il moto viene trasmesso dall'albero secondario 16 al differenziale 36 per il tramite dell'albero di rinvio 18.
In alternativa, il meccanismo di trasmissione 40 potrebbe anche non essere configurato per con-sentire l'inversione del moto e dunque essere co-stituito dalla sola ruota dentata 44 portata dall'albero secondario 16 e ingranante con la coro-na dentata 38 del differenziale 36. In questo caso, la retromarcia avverrebbe unicamente in modalità elettrica mediante inversione del verso di rotazio-ne della macchina elettrica E.
Preferibilmente, un pignone di uscita 52, che nella forma di realizzazione proposta è un pignone conico, è montato sull'albero di rinvio 18 in modo solidale a rotazione a tale albero per consentire la trasmissione del moto anche alle ruote dell'altro asse del veicolo. Il pignone di uscita 52 può comunque anche essere montato sull'albero seconda-rio 16, ad esempio nel caso in cui non sia previsto l'albero di rinvio 18. La trasmissione 10 può quin-di essere utilizzata, con una semplice modifica, anche per realizzare veicoli a trazione integrale.
Il collegamento della trasmissione al motore termico del veicolo, indicato con M nella figura 1, avviene tramite un innesto di sopravanzo 54, che nella forma di realizzazione illustrata (vedere in particolare figura 2) è interposto fra un mozzo 56 e una corona dentata 58 di una ruota dentata d'in-gresso 60 montata sull'albero secondario 16. Il mozzo 56 della ruota dentata d'ingresso 60 è soli-dale a rotazione all'albero secondario 16, mentre la corona dentata 58 ingrana con un pignone 62 (fi-gura 1) che è comandato in rotazione dal motore termico M o direttamente o, come nella forma di re-alizzazione illustrata, direttamente per il tramite di un cambio di velocità 64 (figura 1), che è realizzato ad esempio come cambio di velocità a variazione continua.
In un veicolo a motore ibrido provvisto di una trasmissione secondo l'invenzione, quindi, la mac-china elettrica E costituisce il motore di trazione principale del veicolo, essendo permanentemente collegata all'albero primario 14 e quindi alle ruo-te (anteriori e/o posteriori) del veicolo. Il moto-re termico M è collegabile tramite l'innesto di so-pravanzo 54 all'albero secondario 16 per trasmettere coppia motrice alle ruote del veicolo in aggiun-ta alla coppia motrice trasmessa dalla macchina elettrica E, e dunque funziona come motore di tra-zione ausiliario. Secondo una variante di realizza-zione della trasmissione, fra la macchina elettrica E e l'albero secondario 16 è previsto un innesto tramite il quale la macchina elettrica E può essere scollegata dall'albero secondario 16 in modo da consentire la trazione del veicolo solo con il mo-tore termico M. Il motore termico M può inoltre essere utilizzato per ricaricare le batterie del vei-colo. La ricarica delle batterie può avvenire con veicolo in movimento, nel qual caso la coppia resi-stente proveniente dalle ruote del veicolo si somma alla coppia resistente opposta al motore termico M dalla macchina elettrica E funzionante come genera-tore. Ε' comunque possibile ricaricare le batterie anche a veicolo fermo, prevedendo un innesto che consenta di scollegare l'albero secondario 16 dalle ruote. Nel caso di trasmissione munita di meccanismo di trasmissione 40 con inversione del moto, ta-le innesto potrebbe essere costituito dal disposi-tivo d'innesto 42, che nella posizione di folle, in cui non collega a rotazione con l'albero secondario 16 né la ruota dentata 44 né la ruota dentata 46, scollega appunto l'albero secondario 16 dalle ruo-te .
Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione e i parti-colari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto e illu-strato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Trasmissione (10) per veicolo a motore ibrido comprendente un motore termico (M) e una macchina elettrica (E), la trasmissione (10) comprendendo un albero primario (14) atto a ricevere il mo-to dalla macchina elettrica (E), un albero secondario (16), un differenziale (36) atto a trasmettere il moto alle ruote di un asse del veicolo, un primo meccanismo di trasmissione (26) in-terposto fra l'albero primario (14) e l'albero se-condario (16) per trasmettere il moto rotatorio fra l'albero primario (14) e l'albero secondario (16), un secondo meccanismo di trasmissione (40) interposto fra l'albero secondario (16) e il diffe-renziale (36) per trasmettere il moto fra l'albero secondario (16) e il differenziale (36), e un innesto di sopravanzo (54) associato all'albero secondario (16) in maniera tale per cui l'albero secondario (16) riceve il moto dal motore termico (M) tramite l'innesto di sopravanzo (54).
  2. 2. Trasmissione secondo la rivendicazione 1, in cui sull'albero secondario (16) è montata una ruota dentata d'ingresso (60) comprendente un mozzo (56) solidale a rotazione all'albero secondario (16) e una corona dentata (58) atta a ingranare con un pi-gnone (62) comandato in rotazione dal motore termi-co (M), e in cui l'innesto di sopravanzo (54) è in-terposto fra il mozzo (56) e la corona dentata (58) della ruota dentata d'ingresso (60).
  3. 3. Trasmissione secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui detto primo meccanismo di trasmissione (26) è formato da un ingranaggio com-prendente un pignone conduttore (28) portato dall'albero primario (14) e una ruota dentata con-dotta (30) portata dall'albero secondario (16), il pignone conduttore (28) e ruota dentata condotta (30) essendo ciascuno solidale a rotazione al ri-spettivo albero.
  4. 4. Trasmissione secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui detto primo meccanismo di trasmissione (26) comprende un cambio di velocità a ingranaggi.
  5. 5. Trasmissione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto secondo mec-canismo di trasmissione (40) comprende un albero di rinvio (18) atto a essere collegato a rotazione sia con l'albero secondario (16) sia con il differen-ziale (36) per permettere di invertire il senso di rotazione del differenziale (36), a parità di senso di rotazione dell'albero secondario (16).
  6. 6. Trasmissione secondo la rivendicazione 5, in cui detto secondo meccanismo di trasmissione (40) comprende un dispositivo d'innesto (42) commutabile in una posizione di folle in cui scollega l'albero secondario (16) dal differenziale (36) e dall'albe-ro di rinvio (18).
  7. 7. Trasmissione secondo una qualsiasi delle ri-vendicazioni precedenti, comprendente inoltre un pignone di uscita (52) montato sull'albero seconda-rio (16) in modo solidale a rotazione a questo per consentire la trasmissione del moto anche alle ruo-te dell'altro asse del veicolo.
  8. 8. Trasmissione secondo la rivendicazione 5 o la rivendicazione 6, comprendente inoltre un pignone di uscita (52) montato sull'albero di rinvio (18) in modo solidale a rotazione a questo per consenti-re la trasmissione del moto anche alle ruote dell'altro asse del veicolo.
  9. 9. Sistema di propulsione ibrido per veicolo, comprendente una trasmissione (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, una mac-china elettrica (E) direttamente collegata all'al-bero primario (14) della trasmissione (10) e un motore termico (M) collegato all'albero secondario (16) della trasmissione (10) tramite l'innesto di sopravanzo (54).
  10. 10. Sistema di propulsione secondo la rivendica-zione 9, comprendente inoltre un camblo di velocità (64) interposto fra il motore termico (M) e 1'albero secondario (16) della trasmissione (10) .
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